A New SoC Platform with an Application-Specific PLD

전용 PLD를 가진 새로운 SoC 플랫폼

SoC which deploys software modules as well as hardware IPs on a single chip is a major revolution taking place in the implementation of a system design, and high-level synthesis is an important process of SoC design methodology. Recently, SPARK parallelizing high-level synthesis software tool has been developed. It takes a behavioral ANSI-C code as an input, schedules it using code motion and various code transformations, and then finally generates synthesizable RTL VHDL code. Although SPARK employs various loop transformation algorithms, the synthesis results generated by SPARK are not acceptable for basic signal and image processing algorithms with nested loop. In this paper we propose a SoC platform with an application-specific PLD targeting local operations which are feature of many loop algorithms used in signal and image processing, and demonstrate design process which maps behavioral specification with nested loops written in a high-level language (ANSI-C) onto 2D systolic array. Finally the derived systolic array is implemented on the proposed application-specific PLD of SoC platform.

SoC는 소프트웨어와 하드웨어가 통합 설계되는 시스템 수준 설계 플랫폼이며 상위 수준 합성은 SoC 설계방법론의 중요한 과정이다. 최근 SPARK라 불리는 병렬 상위 수준 합성 툴이 개발되었다. SPARK는 C코드를 입력받아 코드 이동과 다양한 변형 기술을 이용해서 스케줄하고 최종적으로 합성 가능한 RTL VHDL를 생성한다. 기본 적인 디지털 신호 및 영상처리 알고리즘은 반복 순환문으로 표현되며, 합성을 동해 SPARK는 다양한 루프 변형 알고리즘을 적용한다. 그러나 이 기법에 의한 합성 결과는 디자이너가 수동으로 직접 설계한 최적구현과 비교했을 때 성능 면에서 만족할 만한 결과를 생성하지 못한다. 본 논문에서는 전용 프로그램 논리소자를 가지는 새로운 SoC 플랫폼을 제안하고, C로 기술된 행위 수준 반복 순환문을 2차원 시스톨릭 어레이로 매핑하는 과정을 기술한다. 최종적으로 유도된 시스톨릭 어레이는 제안된 SoC 플랫폼 상의 전용 프로그램 논리소자 상에 구현된다.